一種陶瓷輥棒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種陶瓷輥棒及其制備方法，屬于制備陶瓷輥棒的【技術(shù)領(lǐng)域】。其制法為：以20-40wt.%的耐火粘土、30-45wt.%的莫來(lái)石、15-25wt.%的礬土、5-8%的氧化鋁細(xì)粉和1-2wt.%的氧化硅細(xì)粉的混合物為原料，將其與羧甲基纖維素混合，陳腐，煉泥，塑性擠出，干燥，冷等壓成型，注漿，焙燒，得到陶瓷輥棒成品。該方法簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得。所制備的陶瓷輥棒的內(nèi)部為蜂窩孔狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了陶瓷輥棒的承重能力和耐高溫能力，克服了老式空心陶瓷管抗彎強(qiáng)度小的缺點(diǎn)，提高了保溫性能，有效延長(zhǎng)了陶瓷輥棒的使用壽命。該陶瓷輥棒具有強(qiáng)度高、體積密度低、荷載量大、導(dǎo)熱系數(shù)好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種陶瓷輥棒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制備陶瓷輥棒的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種陶瓷輥棒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷輥棒是粘土質(zhì)耐火材料與天然礦物原料經(jīng)過(guò)精選、粉碎、混合、成型、煅燒等過(guò)程而制成的耐火制品，是輥道窯爐的關(guān)鍵配件之一，主要起到傳動(dòng)和承重的作用。目前，輥道窯爐向?qū)挃嗝妗⒏呤褂脺囟确较虬l(fā)展，要求陶瓷輥棒在高溫下，強(qiáng)度高，且能夠連續(xù)運(yùn)行；在自重和制品的荷重作用下，能保持不變形。而日用、衛(wèi)生潔具和磁性材料等領(lǐng)域，對(duì)陶瓷輥棒的高溫性能要求更高。
[0003]通常，生產(chǎn)陶瓷輥棒的主要原料包括高嶺土、耐火粘土、耐火剛玉骨料和a -Al2O3等。目前，輥道窯爐用的陶瓷輥棒大多以莫來(lái)石-剛玉、莫來(lái)石-剛玉-斜鋯石為主材質(zhì)成型燒結(jié)而成?，F(xiàn)有的陶瓷輥棒成型燒結(jié)后多是單層管狀結(jié)構(gòu)，輥棒負(fù)載能力差。增加壁厚是目前提高輥棒強(qiáng)度普遍采用的方法，該方法可以在一定程度上起到增加輥棒強(qiáng)度的作用，但壁厚度的增加導(dǎo)致了輥棒自身重量的增加，一方面會(huì)增加輥棒的生產(chǎn)成本，另一方面，壁厚的加大會(huì)導(dǎo)致輥棒的熱穩(wěn)定性降低、散熱能力變差，在高溫下積聚在棍棒內(nèi)的熱量將不能及時(shí)散發(fā)而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使輥棒內(nèi)外收縮不一致，容易導(dǎo)致輥棒產(chǎn)生裂紋進(jìn)而發(fā)生爆裂，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，造成原料與能源的浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種 陶瓷輥棒及其制備方法，該方法制備的陶瓷輥棒中由于添加了莫來(lái)石纖維，增強(qiáng)了輥棒的抗壓強(qiáng)度，同時(shí)添加的泡沫發(fā)泡珠粒在高溫焙燒時(shí)會(huì)汽化分解，形成蜂窩狀孔洞，降低了輥棒的質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種陶瓷輥棒的制備方法，包括如下步驟:
(1)將100重量份原料與3-6重量份羧甲基纖維素混合均勻，形成混合料，加水，攪拌15-30min,形成泥料；所述原料為20_40wt.%的耐火粘土、30_45wt.%的莫來(lái)石、15_25wt.%的礬土、5-8%的氧化鋁細(xì)粉和l_2wt.%的氧化硅細(xì)粉的混合物；所述水的加入量為混合料質(zhì)量的15-20 % ；
(2)將步驟(1)制備的泥料經(jīng)陳腐18-24h后，煉泥，在直推式擠泥機(jī)中塑性擠出，得到設(shè)有內(nèi)支撐的陶瓷輥棒坯管；
(3)將步驟(2)制備的陶瓷輥棒坯管進(jìn)行干燥處理，冷等靜壓成型，去掉內(nèi)支撐，得陶瓷輥棒樣管；
(4)將步驟(3)制備的陶瓷輥棒樣管一端封閉，注滿混合有發(fā)泡珠粒和莫來(lái)石纖維的泥料，干燥，焙燒，得陶瓷輥棒。
[0006]所述步驟(1)中的原料的粒度為70-140目。
[0007]所述步驟(3)中的干燥條件為:溫度80-110°C，時(shí)間l_2h。[0008]所述步驟(3)中的冷等靜壓的條件為:壓力200_300MPa。
[0009]所述步驟(4)中的干燥條件為:溫度70_95°C，時(shí)間3_5h。
[0010]所述步驟(4)中的焙燒條件為:溫度1400-1600°C，時(shí)間4_6h。
[0011]所述步驟(4)中的發(fā)泡珠粒的含量為2_4wt.%，莫來(lái)石纖維的含量為3-5 wt.%。
[0012]所述發(fā)泡珠粒為聚苯乙烯珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯珠?；騼烧叩幕旌衔铮淞６葹?0.1-0.5mm。
[0013]所述莫來(lái)石纖維包括70_75wt.%的氧化鋁和25_30wt.%的二氧化硅，其長(zhǎng)度為5-8mm。
[0014]一種利用上述方法制備的陶瓷輥棒，內(nèi)部為蜂窩孔狀結(jié)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明的制備方法包括原料混合，陳腐，煉泥，塑性擠出，干燥，冷等壓成型，注漿，焙燒等工藝，其 流程圖如圖1所示。制備方法簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得。
[0016]本發(fā)明所制備的陶瓷輥棒，由于其內(nèi)部為蜂窩孔狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了陶瓷輥棒的承重能力和耐高溫能力，克服了老式空心陶瓷管抗彎強(qiáng)度小的缺點(diǎn)，提高了保溫性能，有效延長(zhǎng)了陶瓷輥棒的使用壽命。該陶瓷輥棒具有強(qiáng)度高、體積密度低、荷載量大、導(dǎo)熱系數(shù)好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1
準(zhǔn)備粒度為70-140目的原料:20kg耐火粘土，45kg莫來(lái)石，25kg礬土，8kg氧化鋁細(xì)粉和2kg氧化娃細(xì)粉,將其與3kg的羧甲基纖維素?cái)嚢杌旌暇鶆蚝?加入15.5kg的水,強(qiáng)力攪拌15min，形成泥料。陳腐18h后將泥料通過(guò)練泥機(jī)煉泥，獲得泥條，泥條通過(guò)直推式擠泥機(jī)塑性擠出，得到設(shè)有內(nèi)支撐的陶瓷輥棒坯管；將陶瓷輥棒坯管在80°C干燥處理2h后，在300MPa的壓力下進(jìn)行冷等靜壓成型，去掉內(nèi)支撐，獲得陶瓷輥棒樣管；將陶瓷輥棒樣管一端封閉，向其中注入衆(zhòng)料(混合有2wt.%的粒度為0.1mm的聚苯乙烯珠粒和3wt.%長(zhǎng)度為5_的莫來(lái)石纖維(包括70 wt.%的氧化鋁和30 wt.%的二氧化硅)的泥料)，樣管注滿后立式放置，70°C干燥處理5h，獲得半成品輥棒坯管；將半成品輥棒坯管放入1400°C的窯爐中焙燒，保溫4h后獲得內(nèi)部有蜂窩狀孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的陶瓷輥棒體積密度為
3.0g/cm3，常溫彎曲強(qiáng)度為65MPa，高溫強(qiáng)度為57MPa。
[0020]實(shí)施例2
準(zhǔn)備粒度為70-140目的原料:20kg耐火粘土，45kg莫來(lái)石，25kg礬土，8kg氧化鋁細(xì)粉和2kg氧化硅細(xì)粉，將其與3kg的羧甲基纖維素，攪拌混合均勻，加入20kg的水，強(qiáng)力攪拌30min，形成泥料。陳腐24h后將泥料通過(guò)練泥機(jī)煉泥，獲得泥條，泥條通過(guò)直推式擠泥機(jī)塑性擠出，得到設(shè)有內(nèi)支撐的陶瓷輥棒坯管；將陶瓷輥棒坯管在110°C干燥處理Ih后，在200MPa的壓力下進(jìn)行冷等靜壓成型，去掉內(nèi)支撐，獲得陶瓷輥棒樣管；將陶瓷輥棒樣管一端封閉，向其中注入衆(zhòng)料(混合有4wt.%的粒度為0.5mm的聚苯乙烯珠粒和5 wt.%的長(zhǎng)度為8mm的莫來(lái)石纖維的泥料，其中莫來(lái)石纖維包括75 wt.%的氧化鋁和25wt.%的二氧化硅)，樣管注滿后立式放置，95°C干燥處理3h，獲得半成品輥棒坯管；將半成品輥棒坯管放入1600°C的窯爐中焙燒，保溫6h后獲得內(nèi)部有蜂窩狀孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的陶瓷輥棒體積密度為3.lg/cm3，常溫彎曲強(qiáng)度為67MPa，高溫強(qiáng)度為60MPa。
[0021]實(shí)施例3
準(zhǔn)備粒度為70-140目的原料:40kg耐火粘土，30kg莫來(lái)石，24kg礬土，5kg氧化鋁細(xì)粉和Ikg氧化娃細(xì)粉,將其與6kg的羧甲基纖維素?cái)嚢杌旌暇鶆?加入15.5kg的水,強(qiáng)力攪拌15min,形成泥料。陳腐18h后將泥料通過(guò)練泥機(jī)煉泥，獲得泥條，泥條通過(guò)直推式擠泥機(jī)塑性擠出，得到設(shè)有內(nèi)支撐的陶瓷輥棒坯管；將陶瓷輥棒坯管110°C干燥處理Ih后，在300MPa的壓力下進(jìn)行冷等靜壓成型，去掉內(nèi)支撐，獲得陶瓷輥棒樣管。將陶瓷輥棒樣管一端封閉，向其中注入混合有2wt.%的粒度為0.5mm的聚甲基丙烯酸甲酯和3 wt.%的長(zhǎng)度為8mm莫來(lái)石纖維(包括75 wt.%的氧化招和25 wt.%的二氧化娃)的泥料,樣管注滿后立式放置，95°C干燥處理3h，獲得半成品輥棒坯管。將半成品輥棒坯管放入1400°C的窯爐中焙燒，保溫6h后獲得內(nèi)部有蜂窩狀孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的成陶瓷輥棒體積密度為3.0g/cm3,常溫彎曲強(qiáng)度為70MPa，高溫強(qiáng)度為60MPa。
[0022]實(shí)施例4
準(zhǔn)備粒度為70-140目的原料:40kg耐火粘土，30kg莫來(lái)石，24kg礬土，5kg氧化鋁細(xì)粉和Ikg氧化娃細(xì)粉,將其與6kg的羧甲基纖維素?cái)嚢杌旌暇鶆?加入20kg的水,強(qiáng)力攪拌30min,形成泥料。陳腐24h后將泥料通過(guò)練泥機(jī)煉泥，獲得泥條，泥條通過(guò)直推式擠泥機(jī)塑性擠出，得到設(shè)有內(nèi)支撐的陶瓷輥棒坯管。將陶瓷輥棒坯管在110°C干燥處理Ih后，在200MPa的壓力下進(jìn)行冷等靜壓成型，去掉內(nèi)支撐，獲得陶瓷輥棒樣管。將樣管一端封閉，向其中注入混合有4 wt.%的粒度為0.1mm的聚甲基丙烯酸甲酯和5 wt.%的長(zhǎng)度為5mm莫來(lái)石纖維(包括74 wt.%的氧化鋁和26 wt.%的二氧化硅)的泥料，樣管注滿后立式放置，85°C干燥處理4h，獲得半成品輥棒坯管。將半成品輥棒坯管放入1600°C的窯爐中焙燒，保溫4h后獲得內(nèi)部有蜂窩狀孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的陶瓷輥棒體積密度為3.2g/cm3，常溫彎曲強(qiáng)度為71MPa，高溫強(qiáng)度為63MPa。
[0023]實(shí)施例5
準(zhǔn)備粒度為70-140目的原料:40kg耐火粘土，30kg莫來(lái)石，24kg礬土，5kg氧化鋁細(xì)粉和Ikg氧化娃細(xì)粉,將其與6kg的羧甲基纖維素?cái)嚢杌旌暇鶆?加入20kg的水,強(qiáng)力攪拌30min，形成泥料。陳腐20h后將泥料通過(guò)練泥機(jī)煉泥，獲得泥條，泥條通過(guò)直推式擠泥機(jī)塑性擠出，得到設(shè)有內(nèi)支撐的陶瓷輥棒坯管。將陶瓷輥棒坯管在10°C干燥處理Ih后，在250MPa的壓力下進(jìn)行冷等靜壓成型，去掉內(nèi)支撐，獲得陶瓷輥棒樣管。將陶瓷輥棒樣管一端封閉，向其中注入混合有3 wt.%的粒度為0.3mm的聚苯乙烯珠粒和聚甲基丙烯酸甲酯的混合珠粒(質(zhì)量比為30%:70%)，4 wt.%的長(zhǎng)度為6mm的莫來(lái)石纖維(包括75 wt.%的氧化鋁和25 wt.%的二氧化硅)的泥料，樣管注滿后立式放置，95°C干燥處理3h，獲得半成品輥棒坯管。將半成品輥棒坯管放入1500°C的窯爐中焙燒，保溫5h后獲得內(nèi)部有蜂窩狀孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的成品陶瓷輥棒體積密度為3.2g/cm3，常溫彎曲強(qiáng)度為66MPa，高溫強(qiáng)度為 58MPa。
[0024]實(shí)施例6準(zhǔn)備粒度為70-140目的原料:37kg耐火粘土，41kg莫來(lái)石，15kg礬土，5.5kg氧化鋁細(xì)粉和1.5kg氧化娃細(xì)粉,將其與5kg的羧甲基纖維素?cái)嚢杌旌暇鶆?加入18kg的水,強(qiáng)力攪拌25min，形成泥料。陳腐20h后將泥料通過(guò)練泥機(jī)煉泥，獲得泥條，泥條通過(guò)直推式擠泥機(jī)塑性擠出，得到設(shè)有內(nèi)支撐的陶瓷輥棒坯管。將陶瓷輥棒坯管在95°C干燥處理1.5h后，在250MPa的壓力下進(jìn)行冷等靜壓成型，去掉內(nèi)支撐，獲得陶瓷輥棒樣管。將陶瓷輥棒樣管一端封閉，向其中注入泥料中混合有3 wt.%的粒度為0.3mm的聚苯乙烯珠粒和聚甲基丙烯酸甲酯的混合珠粒(質(zhì)量比為30%:70%),4 wt.%的長(zhǎng)度為6mm的莫來(lái)石纖維(其包括74 wt.%的氧化鋁和26 wt.%的二氧化硅)的泥料，樣管注滿后立式放置，95°C干燥處理3h，獲得半成品輥棒坯管；將半成品輥棒坯管放入1500°C的窯爐中焙燒，保溫5h后獲得內(nèi)部有蜂窩狀孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的成品陶瓷輥棒體積密度為2.9g/cm3，常溫彎曲強(qiáng)度為64MPa，高溫強(qiáng)度為57MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將100重量份原料與3-6重量份羧甲基纖維素混合均勻，形成混合料，加水，攪拌15-30min,形成泥料；所述原料為20_40wt.%的耐火粘土、30_45wt.%的莫來(lái)石、15_25wt.%的礬土、5-8%的氧化鋁細(xì)粉和l_2wt.%的氧化硅細(xì)粉的混合物；所述水的加入量為混合料質(zhì)量的15-20 % ； (2)將步驟(1)制備的泥料經(jīng)陳腐18-24h后，煉泥，在直推式擠泥機(jī)中塑性擠出，得到設(shè)有內(nèi)支撐的陶瓷輥棒坯管； (3)將步驟(2)制備的陶瓷輥棒坯管進(jìn)行干燥處理，冷等靜壓成型，去掉內(nèi)支撐，得陶瓷輥棒樣管； (4)將步驟(3)制備的陶瓷輥棒樣管一端封閉，注滿混合有發(fā)泡珠粒和莫來(lái)石纖維的泥料，干燥，焙燒，得陶瓷輥棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中的原料的粒度為70-140目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中的干燥條件為:溫度80-110°C，時(shí)間l_2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中的冷等靜壓的條件為:壓力200-300MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中的干燥條件為:溫度70-95°C，時(shí)間3-5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中的焙燒條件為:溫度1400-1600°C，時(shí)間4-6h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中的發(fā)泡珠粒的含量為2-4wt.%，莫來(lái)石纖維的含量為3-5 wt.%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于:所述發(fā)泡珠粒為聚苯乙烯珠?；蚓奂谆┧峒柞ブ榱；騼烧叩幕旌衔铮淞６葹?.1-0.5_。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述一種陶瓷輥棒的制備方法，其特征在于:所述莫來(lái)石纖維包括70-75wt.%的氧化鋁和25-30wt.%的二氧化硅，其長(zhǎng)度為5_8mm。
10.一種利用權(quán)利要求1-7所述的制備方法制備的陶瓷輥棒，其特征在于:內(nèi)部為蜂窩孔狀結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】C04B33/13GK103787683SQ201410077959
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】龍威, 黃晉, 夏露, 張友壽, 楊劍雄, 王小路 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)